Область техники

Изобретение относится к способам и устройствам измельчения и плавления снежно-ледяной массы («снеготаялкам»), в которых измельчение и плавление снежно- ледяной массы происходит благодаря периодическому воздействию ударных волн, а также высокоскоростных струй горячих продуктов импульсно-детонационного горения топливной смеси, и может быть использовано для быстрой утилизации снежно-ледяной массы.

Основные проблемы, стоящие на пути создания способов и устройств для измельчения и плавления снежно-ледяной массы, - необходимость снижения общих энергозатрат, упрощения и удешевления конструкции, повышения производительности за счет интенсификации процесса плавления и сокращения времени на предпусковую подготовку, а также улучшения экологических характеристик.

Предшествующий уровень техники

Известен способ плавления снега, предложенный в патенте RU 2337207 Е01Н5/10 (2006.01), 04.04.2007, который включает подачу снега в снегоплавильную камеру и перемешивание его с горячей водой, отвод воды из снегоплавильной камеры в теплообменник для нагрева и последующую подачу горячей воды из теплообменника в снегоплавильную камеру через сопла, расположенные в верхней ее части, причем перед подачей снега в снегоплавильную камеру его механически измельчают, подают горячую воду через сопла по всей длине снегоплавильной камеры под давлением 3-5 кг/см ² и перемешивают снег с горячей водой посредством шнеков, воду из снегоплавильной камеры очищают от твердых бытовых отходов и затем нагревают в теплообменнике до 80-90°С при прокачивании ее под давлением 3-5 кг/см ² с линейной скоростью 3-5 м/с.

Известно устройство для плавления снега, предложенное в патенте RU 2335597 Е01Н5/10 (2006.01), 04.04.2007, которое включает приемный бункер, механическое устройство для измельчения снега, снегоплавильную камеру, устройство для сбора твердых бытовых отходов, теплообменник для нагрева воды, насосное оборудование. Снегоплавильная камера выполнена в виде трубы со шнеками и снабжена трубопроводом для отвода воды. Сопла для подачи горячей воды в снегоплавильную камеру размещены в верхней часги по всей ее длине. В нижней части снегоплавильной камеры выполнены щелевые отверстия для отвода воды в прикрепленный поддон с трубопроводом. Снегоплавильная камера снабжена с внешней стороны теплоизоляцией. Устройство для измельчения снега выполнено в виде фрезы.

Известна снеготаялка, предложенная в патенте RU 2314385 Е01 Н5/10 (2006.01), 21.03.2005, которая содержит рабочую емкость со сливным узлом, источник тепла, насос с всасывающим патрубком и поплавок. Источник тепла выполнен в виде теплоэлектронагревателей, электровводы которых выполнены с возможностью их подключения к электросетям, или к электрогенератору, или к высоковольтной троллейбусной сети, рабочая емкость снабжена дополнительным входом и средством соединения с выхлопной системой буксирующего транспортного средства, сливной узел выполнен в виде сливного патрубка с запорным вентилем, причем сливной патрубок расположен в торцевой части рабочей емкости выше уровня теплоэлектронагревателей, над теплоэлектронагревателями расположен всасывающий патрубок насоса, выход которого через переключатель соединен разветвленным трубопроводом со сливным патрубком после вентиля, а также с разбрызгивателем воды, перед которым на трубопроводе установлено не менее одного подвижного шланга с поплавком, по периферии рабочей емкости закреплены направляющие водяного потока, в нижней части рабочей емкости установлена грязесливная пробка.

Известно устройство, предложенное в патенте RU 2290471 Е01Н5/00, Е01Н5/10 (2006.01), 08.09.2005, которое включает загрузочную камеру для приема снежно- ледяной массы и ее переработки. В днище камеры размещен сливной патрубок для вывода талой воды. Стенки камеры выполнены двойными из теплопроводного материала, а полость между ними сообщена с источником подачи теплоносителя для обогрева стенок. На внутренней стороне стенок имеются продольные оребрения из теплопроводного материала, переходящие в оребрения, выполненные на внутренней стороне днища камеры и направленные к сливному патрубку. Внутри камеры установлены душевой коллектор и устройство для подачи нагретой жидкости в кавитационном режиме. Перед подачей в камеру снежно-ледяная масса поступает в механический измельчитель.

Известна снеготаялка, предложенная в патенте RU 2268335 Е01 Н5/10 (2006.01),

05.03.2001 , которая выполнена в виде подвижной рамы, к которой посредством стоек через нетеплопроводный материал крепятся металлическая конусная труба и «змеевидная» (кольцевая) горелка. Камера таяния выполнена в виде металлической конусной трубы с приемной горловиной, при этом труба имеет наклон в сторону выходной горловины, а источник тепла выполнен в виде «змеевидной» (кольцевой) горелки с форсунками, охватывающей металлическую конусную трубу. Один конец горелки соединен с рабочим баллоном горючей смеси под давлением, второй запаян. Рабочий и запасной баллоны горючей смеси размещены в ячейках рамы, а выходная горловина снабжена двумя съемными Г-образной и прямоугольной насадками для удобства слива воды на дорогу, либо в приемную автоцистерну.

Перечисленным выше способу и устройствам присущи недостатки.

Плавление снежно-ледяной массы в них в основном осуществляется нагретой водой (патенты RU 2337207, RU 2335597, RU 2314385, RU 2290471), для чего перед запуском требуется предпусковая подготовка: необходимо либо заполнить плавильную ванну горячей водой, либо расплавить первый снежный заряд (так называемый «снежный старт»), а полученную воду нагреть до рабочей температуры. Следовательно, для «снежного старта» таких устройств требуются дополнительные затраты энергии и времени.

В патенте RU 2268335 Е01Н5/10 снежно-ледяная масса плавится благодаря теплообмену с металлической конусной трубой, обогреваемой горелками снаружи. Поскольку горелки находятся на открытом воздухе, энергоэффективность указанного устройства невысока вследствие прямых тепловых потерь в окружающее пространство.

Для интенсификации плавления в известных способе и устройствах (патенты

RU 2314385, RU 2290471) используют дополнительное оборудование для распыления (разбрызгивания) горячей воды на снежно-ледяную массу под давлением (например, насосы) и для вынужденной циркуляции воды в плавильной ванне (например, мешалки). Это усложняет и удорожает конструкцию, а также приводит к дополнительным затратам на эксплуатацию этого оборудования.

В известных способе и устройствах снежно-ледяная масса предварительно либо не измельчается, либо измельчается дополнительными механическими средствами. Если измельчение не предусмотрено (патент RU 2268335), время плавления снежно- ледяной массы может значительно возрасти при содержании в ней спрессованного снега или льда. Кроме того, увеличатся и затраты энергии, связанные с дополнительными тепловыми потерями в окружающую среду. Использование же механических измельчителей (патенты RU 2335597, RU 2290471) сопровождается дополнительными затратами энергии на механический привод, удорожанием конструкции и снижением надежности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности являются способ плавления снежно-ледяной массы и устройство, предложенные в патенте RU 2428540 С2, Е01Н 5/10 (2006.01), 24.06.2009 (прототип).

В способе-прототипе плавление снега осуществляется за счёт воздействия на снежно-ледяную массу горячей газовой средой, поступающей из горелки через спускную трубу и рассеиватель в резервуар со снежно-ледяной массой и/или водой. Горячая газовая среда состоит из продуктов горения и воздуха, поступающего от воздуходувки, который и обеспечивает поступательное движение газовой среды по спускной трубе по направлению от горелки к рассеивателю. Подвод горячей газовой среды непосредственно к снежно-ледяной массе через сопла рассеивателя позволяет осуществлять «снежный старт» без проведения специальных подготовительных мероприятий. Недостаток способа-прототипа заключается в том, что при «снежном старте» эффективность охлаждения горелки невелика (отсутствует охлаждающая вода), и камера сгорания должна работать с неполной мощностью, что приводит к увеличению времени запуска и дополнительным тепловым потерям в окружающую среду. Другой недостаток способа-прототипа - необходимость разбавления продуктов горения воздухом, что приводит к снижению температуры воздействующей газовой среды и, как следствие, к снижению эффективности процесса плавления снежно- ледяной массы. Еще один недостаток способа-прототипа - истечение горячих газов в воду после выхода на рабочий режим, что приводит к дополнительным затратам энергии на подачу воздуха под давлением, превышающим давление столба воды в резервуаре, а в случае даже кратковременной остановки рабочего процесса - приводит к необходимости слива воды и повторной процедуры запуска. Наконец, в способе- прототипе не предусмотрено измельчение снежно-ледяной массы, что приводит к возрастанию времени ее плавления и дополнительным тепловым потерям в окружающую среду.

Замена в известных способе и устройствах обычного горения на импульсно- детонационное горение даст ряд преимуществ.

Во-первых, импульсно-детонационное горение обеспечивает более высокий термодинамический коэффициент полезного действия преобразования химической энергии топлива в механическую работу по сравнению с горением при постоянном давлении, используемом в известных способе и устройствах (Фролов СМ. Импульсные детонационные двигатели: введение // Импульсные детонационные двигатели / Под ред. СМ. Фролова. М.: ТОРУС ПРЕСС, 2006. С. 19-32), а также существенное снижение эмиссии экологически вредных веществ, например, оксидов азота (Фролов С. М., Басевич В. Я., Аксенов В. С, Гусев П. А., Иванов В. С, Медведев С Н., Сметанюк В. А., Авдеев К. А., Фролов Ф. С. Образование оксидов азота в детонационных волнах. Химическая физика, 201 1, том 30, N8, с. 55-57).

Во-вторых, импульсно-детонационное горение позволит отказаться от подмешивания воздуха, так как избыточное давление (~10 атм) и скорость продуктов детонации (~ 1000 м/с) достаточны для их движения по газоводу («спускной трубе» в терминах патента RU 2428540) без каких-либо дополнительных воздействий, приводящих к снижению энергосодержания потока газовой среды, воздействующей на снежно-ледяную массу.

В-третьих, импульсно-детонационное горение обеспечит более высокую температуру продуктов детонации (до 2500 °С).

В-четвертых, импульсно-детонационное горение обеспечит периодическое ударно-волновое (механическое) воздействие на снежно-ледяную массу и/или воду без каких-либо дополнительных механических средств, что ускорит плавление снежно- ледяной массы как за счёт аэродинамического измельчения твёрдых элементов, так и за счёт интенсивного перемешивания расплавляемой среды.

Способ-прототип осуществляют на устройстве-прототипе, содержащем воздуходувку, резервуар для расплавляемого снега с установленной в нём горелкой, включающей камеру сгорания с топливной форсункой, газовод с системой охлаждения и рассеиватель.

Недостаток устройства-прототипа заключается в использовании горелки, работающей на обычном (дефлаграционном) горении, продукты которого, как известно, обладают низкими давлением и скоростью. Поэтому в газовод дополнительно подаётся поток воздуха, который увлекает в движение продукты горения и обеспечивает необходимые значения давления и скорости газовой среды для её проникновения через рассеиватель в резервуар для плавления снежно-ледяной массы. Однако при этом температура газовой среды понижается, что соответственно снижает эффективность процесса плавления. Другой недостаток устройства-прототипа заключается в том, что при «снежном старге» система охлаждения горелки не б

обеспечивает должное охлаждение стенок камеры сгорания (отсутствует охлаждающая вода), и камера сгорания должна работать с неполной мощностью, что приводит к увеличению времени запуска и дополнительным тепловым потерям в окружающую среду. Еще один недостаток устройства-прототипа - истечение горячих газов в воду после выхода устройства на рабочий режим, что приводит к дополнительным затратам энергии на подачу воздуха под давлением, превышающим давление столба воды в резервуаре, а в случае даже кратковременной остановки устройства - приводит к необходимости слива воды из резервуара и повторной процедуры запуска. Наконец, в устройстве-прототипе не предусмотрено оборудование для измельчения снежно- ледяной массы, что приводит к возрастанию времени ее плавления и дополнительным тепловым потерям в окружающую среду.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является разработка способа плавления снежно-ледяной массы, который позволит использовать преимущества импульсно-детонационного горения, заключающиеся в его более высокой термодинамической эффективности, более высокой температуры продуктов детонации, в комбинированном тепловом и механическом (ударно-волновом) воздействии на расплавляемую среду, а также в снижении эмиссии экологически вредных веществ.

Задачей изобретения также является разработка устройства для осуществления способа плавления снежно-ледяной массы, которое позволит использовать в полной мере преимущества импульсно-детонационного горения, заключающиеся в более высокой термодинамической эффективности, в более высокой температуре продуктов детонации, в комбинированном тепловом и механическом (ударно-волновом) воздействии на расплавляемую среду, а также в снижении эмиссии экологически вредных веществ.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми:

- способом плавления снежно-ледяной массы посредством её нагрева через стенки трубы, горячими газами, а также полученной в процессе плавления горячей водой, в котором снежно-ледяная масса одновременно измельчается и плавится под действием ударных волн и высокоскоростных струй горячих продуктов детонации, причем ударные волны и высокоскоростные струи горячих продуктов детонации периодически генерируются в трубе с топливной смесью благодаря переходу горения в детонацию; при этом кроме измельчения и расплавления снежно-ледяной массы ударные волны и высокоскоростные струи горячих продуктов детонации вовлекают в движение фрагменты снежно-ледяной массы и горячую талую воду, полученную в процессе плавления, а также приводят к образованию водяной пелены и брызг, проникающих в снежно-ледяную массу, что в целом обеспечивает плавление снежно- ледяной массы без ее предварительной подготовки и без использования предварительно поданной подогретой воды;

- устройством, содержащим резервуар для расплавляемой снежно-ледяной массы с люком для удаления загрязнений, с системой поддержания уровня талой воды, воздуходувку и горелку, включающую камеру сгорания с топливной форсункой, в котором, согласно изобретению, имеется одна или несколько горелок, каждая горелка оборудована магистралью подачи атмосферного воздуха и дополнительно к камере сгорания включает присоединенные к ней ускоритель пламени и детонационную трубу с выходным сопловым насадком, образующие единый газодинамический тракт, в каждой камере сгорания установлены один или несколько источников зажигания и смесительное устройство для формирования топливной смеси, оборудованное обратным клапаном, причем компоненты топливной смеси подаются в горелку через смесительное устройство камеры сгорания непрерывно или периодически и заполняют горелку полностью или частично.

В качестве топлива используется газообразное или жидкое горючее или их комбинация, а в качестве окислителя - атмосферный воздух.

Магистраль подачи атмосферного воздуха в горелку оборудована обводным каналом, сообщающимся с атмосферой или введенным внутрь резервуара с талой водой.

На конце обводного канала, введенного внутрь резервуара с талой водой, может быть установлен аэратор.

Аэратор может быть выполнен либо неподвижным, либо вращающимся, например, за счет реактивной силы, создаваемой истекающими струями воздуха.

Вращающийся аэратор снабжен лопатками для передачи движения талой воде, полученной в процессе плавления снежно-ледяной массы.

Обратный клапан смесительного устройства может быть с механическим, гидравлическим, пневматическим или электромеханическим приводом или может приводиться в движение под действием перепада давления на нем.

Камера сгорания может быть прямой или иметь криволинейные участки. Камера сгорания может иметь поперечное сечение круговой, прямоугольной, овальной или др. геометрической формы.

В качестве источников зажигания предпочтительно использовать форкамеру с распределенными отверстиями для подачи турбулентных струй горячих продуктов горения, или использовать один или несколько других известных источников зажигания, способных поджечь поток топливной смеси, например, электроразрядные свечи, лазерные лучи, струи химически активных веществ.

В качестве ускорителя пламени может быть использовано любое известное устройство, в котором обеспечивается переход горения в детонацию при минимальном преддетонационном расстоянии и минимальных затратах энергии на зажигание топливной смеси.

Детонационная труба может быть прямой или иметь криволинейные участки: витки, повороты, U-образные повороты и т.п.

Детонационная труба может иметь поперечное сечение круговой, прямоугольной, овальной или др. геометрической формы, включая сужающиеся и расширяющиеся участки.

Камера сгорания, ускоритель пламени и детонационная труба могут иметь наружное оребрение.

Сопловой насадок на выходе детонационной трубы может быть одиночным соплом или набором сопел, например, сопел Лаваля, обеспечивающих разнонаправленный выход ударных волн и разнонаправленное истечение струй горячих продуктов детонации внутрь снежно-ледяной массы.

Сопловый насадок может быть выполнен с изменяемым во времени направлением выхода ударных волн и истечения струй горячих продуктов детонации, например, в виде насадка, вращающегося под действием реактивной силы, создаваемой истекающими струями.

Резервуар имеет теплоизолированные днище, стенки, а также подъёмную шатровую крышку с окном для подачи снежно-ледяной массы.

Внутренняя полость резервуара имеет форму, которая препятствует образованию застойных зон при движении талой воды, полученной при плавлении снежно-ледяной массы, например, форму цилиндра с основанием в виде круга или эллипса. Внутри резервуара установлены вертикальные металлические штыри для более равномерного прогрева снежно-ледяной массы от горячих поверхностей и для увеличения относительной скорости обдува снежно-ледяной массы ударными волнами и горячими струями продуктов детонации, а также для увеличения относительной скорости обтекания снежно-ледяной массы талой водой.

Резервуар оборудован бункером для приема снежно-ледяной массы и ее направления во внутреннюю полость резервуара.

Бункер имеет оребрение с наружной и/или внутренней стороны.

Система поддержания уровня талой воды выполнена таким образом, что талая вода сливается из нижней части резервуара.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства (1 - резервуар, 2 - воздуходувка, 3 - магистраль подачи атмосферного воздуха, 4 - обводной канал, 5 - аэратор, 6 - смесительное устройство с обратным клапаном, 7— камера сгорания, 8 - ускоритель пламени, 9 - детонационная труба, 10 - выходной сопловой насадок, 1 1 - шатровая крышка, 12 - приемный бункер, 13 - вертикальные штыри, 14 - система поддержания уровня талой воды, В - горелка, F - топливные форсунки, SI - источники зажигании, CS - система управления, SM - снежно-ледяная масса, WL - уровень талой воды, DW - детонационная волна).

На фиг. 2а, 26, 2в приведены схемы вариантов выходных сопловых насадков.

Вариант осуществления изобретения

На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства.

Основной элемент устройства - горелка (В), состоящая из детонационной трубы (9), один конец которой соединен с ускорителем пламени (8) и камерой сгорания (7), оборудованной смесительным устройством с обратным клапаном (6) с топливными форсунками (F), источниками зажигания (SI) и системой управления (CS). Магистраль (3) соединяет камеру сгорания (7) с воздуходувкой (2), а через обводной канал (4) соединяет воздуходувку (2) с аэратором (5). На другом конце детонационной тубы (9) установлен сопловой насадок (10) (фиг. 2). Детонационная труба (9) размещена на дне резервуара (1) таким образом, что она полностью омывается талой водой, а выходной сопловой насадок (10) расположен над максимальным уровнем талой воды, допускаемым системой поддержания уровня талой воды (14). Резервуар (1) оборудован шатровой крышкой (1 1) с окном для подачи снежно-ледяной массы, приемным бункером (12), вертикальными металлическими штырями (13) и люком для удаления загрязнений (на фиг. 1 не показано).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Рабочий цикл устройства начинается после загрузки снежно-ледяной массы в резервуар (1 ) и включения воздуходувки. При этом поток атмосферного воздуха, создаваемый воздуходувкой, может разделяться на две части: одна (основная) часть может поступать в горелку (В), а другая - в обводной канал (4) и в аэратор (5). Рабочий цикл устройства включает три стадии.

На первой стадии (стадия наполнения) основная часть атмосферного воздуха непрерывно поступает через магистраль (3) в смесительное устройство с обратным клапаном (6), где перемешивается с топливом, подаваемым через топливные форсунки (F), а образованная топливная смесь полностью заполняет камеру сгорания (7) и ускоритель пламени (8), а также полностью или частично - детонационную трубу (9). Время подачи топлива через топливные форсунки (F) задаётся системой управления (CS) в зависимости от заданной оператором степени заполнения детонационной трубы (9) топливной смесью. Другая часть атмосферного воздуха непрерывно поступает в резервуар (1) со снежно-ледяной массой и/или с талой водой через обводной канал (4) и аэратор (5), барботируя талую воду. Барботаж талой воды атмосферным воздухом вовлекает в движение талую воду и способствует интенсификации плавления снежно-ледяной массы. Стадия наполнения заканчивается, когда обратный клапан смесительного устройства (6) закрывается, и на источники зажигания (SI) подаётся напряжение по команде системы управления (CS).

На второй стадии (рабочая стадия) обратный клапан смесительного устройства (6) закрыт, и весь поток воздуха от воздуходувки направляется через обводной канал (4) в аэратор (5). Смесь в камере сгорания (7) зажигается, и образованная волна горения, пройдя через ускоритель пламени (8), превращается в детонационную волну благодаря переходу горения в детонацию (Фролов СМ. Быстрый переход горения в детонацию. Химическая физика, 2008, т. 27, N° 6, с. 31-44), которая затем распространяется в детонационной трубе (9) по направлению к выходному сопловому насадку ( 10). Из выходного соплового насадка (10) выходят ударные волны и высокоскоростные струи горячих продуктов детонации, которые проникают в снежно- ледяную массу, разрыхляют ее и измельчают содержащиеся в ней плотные фракции (например, лёд и/или прессованный снег) и одновременно расплавляют ее, а также вовлекают в движение талую воду, полученную в процессе плавления снежно-ледяной массы, с образованием водяной пелены и брызг, что в целом способствует увеличению скорости плавления снежно-ледяной массы. Интенсивность ударных волн и длительность воздействия высокоскоростных струй горячих продуктов детонации на снежно-ледяную массу регулируется степенью заполнения детонационной трубы (9) топливной смесью. Снежно-ледяная масса также расплавляется горячими стенками горелки (В) и талой водой в резервуаре (1), нагретой горячими стенками горелки (В). Барботаж талой воды атмосферным воздухом, поступающим из воздуходувки (2) в аэратор (5), дополнительно вовлекает в движение талую воду и также способствует интенсификации плавления снежно-ледяной массы. Вторая стадия рабочего цикла заканчивается в момент, когда обратный клапан смесительного устройства открывается.

На третьей стадии (стадии продувки) обратный клапан смесительного устройства (6) открыт, и основная часть воздуха от воздуходувки направляется в газодинамический тракт горелки для удаления остаточных горячих продуктов детонации. Другая часть атмосферного воздуха непрерывно поступает в резервуар (1) со снежно-ледяной массой и/или с талой водой через обводной канал (4) и аэратор (5), барботируя талую воду. Барботаж талой воды атмосферным воздухом вовлекает в движение талую воду и способствует интенсификации плавления снежно-ледяной массы. Стадия продувки заканчивается, когда объем атмосферного воздуха, прошедшего через камеру сгорания (7), ускоритель пламени (8) и детонационную трубу (9) превысит не менее чем вдвое их суммарный объем. Далее рабочий цикл повторяется со стадии наполнения.

В процессе работы все элементы горелки: камера сгорания (7), ускоритель пламени (8) и детонационная труба (9) с выходным сопловым насадком (10) охлаждаются талой водой и/или снежно-ледяной массой, причем внешнее оребрение элементов горелки способствует охлаждению горелки и интенсификации плавления снежно-ледяной массы. Оребрение внутренней и внешней поверхностей приемного бункера (12) также способствует интенсификации плавления снежно-ледяной массы, начиная с момента ее загрузки в приемный бункер, за счет теплообмена с горячими продуктами детонации, скопившимися под внутренней поверхностью приемного бункера. Плавление снежно-ледяной массы на внешней поверхности приемного бункера приводит к образованию и стеканию вниз талой воды, которая, попадая в ударные волны и высокоскоростные струи горячих продуктов детонации, образует пелену и брызги, проникающие в снежно-ледяную массу и способствующие увеличению скорости плавления снежно-ледяной массы.

Вертикальные металлические штыри (13), установленные внутри резервуара (1 ), обеспечивают более равномерный прогрев снежно-ледяной массы благодаря эффективной передаче тепла из зоны, прилегающей к горячим элементам горелки, по теплопроводному материалу штырей, а также ограничивают движение снежно-ледяной массы, увеличивая относительную скорость обдува снежно-ледяной массы ударными волнами и горячими струями продуктов детонации, а также увеличивая относительную скорость обтекания снежно-ледяной массы талой водой.

Эффективность вовлечения в движение талой воды с помощью ее барботажа воздухом можно повысить, используя вращающийся аэратор или вращающийся аэратор с лопатками.

Для уменьшения тепловых потерь талая вода сливается из нижней части резервуара, где ее температура минимальна.

Заявляемое устройство работает без предварительной подготовки, то есть без сортировки и измельчения снежно-ледяной массы, без предварительного заполнения резервуара (1) водой и без предварительного подогрева воды.

Производительностью заявляемого устройства можно управлять, изменяя интенсивность термомеханического воздействия ударных волн, высокоскоростных струй горячих продуктов детонации и горячих поверхностей на снежно-ледяную массу. Интенсивность термомеханического воздействия зависит от количества работающих горелок в составе устройства, от частоты рабочих циклов и от степени заполнения детонационных труб топливной смесью.

Приводим пример осуществления изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенного регистрирующей аппаратурой. Горелка опытного образца включала камеру сгорания внутренним диаметром 80 мм и длиной 170 мм, к которой последовательно присоединены ускоритель пламени внутренним диаметром 50 мм и длиной 1500 мм и детонационная труба внутренним диаметром 50 мм и длиной 700 мм. Камера сгорания содержала смесительное устройство с обратным клапаном, две форсунки подачи топлива и две автомобильные свечи зажигания, и была присоединена к магистрали подачи воздуха от воздуходувки. На выходе из детонационной трубы было установлено расширяющееся коническое сопло длиной 100 мм с углом раствора 20°. Горелку размещали на дне открытого сверху резервуара длиной 2000 мм, высотой 500 мм и шириной 600 мм (объем 0,6 м ³ ), так что переход от ускорителя пламени к детонационной трубе выполнен в виде поворота трубы на 90° вверх (см. фиг. 1 ). Кроме того, выходная часть детонационной трубы была изогнута так, чтобы её ось пересекала геометрический центр резервуара (см. фиг. 1 ). В качестве топлива использовался сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан), причем расходы воздуха и топлива выбирались такими, чтобы состав топливной смеси, заполняющей газодинамический тракт горелки, был близок к стехиометрическому составу.

Перед запуском устройства сухой резервуар однократно заполняли снежно- ледяной массой плотностью ~ 350 кг/м ³ без какой-либо предварительной обработки. Время, затраченное на полное расплавление снежно-ледяной массы при частоте рабочих циклов 9-10 Гц, составило менее 8 мин. При этом расход пропана составил около 3.5 литров.

Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют использовать в полной мере преимущества импульсно-детонационного горения, заключающиеся в более высокой термодинамической эффективности, в более высокой температуре продуктов детонации, в комбинированном тепловом и механическом (ударно- волновом) воздействии на расплавляемую среду, а также в снижении эмиссии экологически вредных веществ.